KR102665709B1 - Artificial intelligence-based smart metering prediction management system - Google Patents

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KR102665709B1 KR1020230142626A KR20230142626A KR102665709B1 KR 102665709 B1 KR102665709 B1 KR 102665709B1 KR 1020230142626 A KR1020230142626 A KR 1020230142626A KR 20230142626 A KR20230142626 A KR 20230142626A KR 102665709 B1 KR102665709 B1 KR 102665709B1
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최석준
조영범
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주식회사 레오테크
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Abstract

본 발명은 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 인공지능 기반의 분석대상별 예측모델을 이용하여 물사용량 예측정보, 동파 예측정보 및 옥내누수 예측정보를 서비스할 수 있는 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템에 관한 것이다. 이를 위해, 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템은 관심지역의 지점별 수도미터정보와 관심지역의 기상정보를 기간별로 수집하여 기간별 샘플데이터를 획득하는 데이터획득부, 상기 지점별 수도미터정보로부터 검출되는 미터링 오결측데이터에 기초하여, 상기 기간별 샘플데이터를 유효데이터와 비유효데이터 중 어느 하나로 식별하는 데이터관리부, 상기 유효데이터로 식별됨에 따라 상기 기간별 샘플데이터를 특정일자를 기준으로 과거데이터와 미래데이터로 분할하는 데이터분할부, 상기 과거데이터를 입력으로 하고 상기 미래데이터를 출력으로 하는 머신러닝을 통해 인공지능 기반의 분석대상별 예측모델을 학습하는 데이터학습부 및 상기 분석대상별 예측모델, 상기 기간별 샘플데이터, 기수집된 시설 DB정보 및 기수집된 지도 DB정보에 기초하여, 웹서비스를 통해 복수의 고객단말들에 GIS 기반의 관제정보를 제공하는 통합서비스부를 포함한다. The present invention relates to an artificial intelligence-based smart metering prediction management system. More specifically, an artificial intelligence system that can provide water usage prediction information, freeze-thaw prediction information, and indoor water leakage prediction information using an artificial intelligence-based prediction model for each analysis object. It is about a smart metering-based predictive management system. For this purpose, the artificial intelligence-based smart metering prediction management system collects water meter information for each point in the area of interest and weather information for the area of interest by period, and has a data acquisition unit that acquires sample data for each period, and detects data from the water meter information for each point. A data management unit that identifies the sample data for each period as either valid data or invalid data based on metering error missing data, and as identified as valid data, the sample data for each period is divided into past data and future data based on a specific date. A data division unit that divides the data, a data learning unit that learns an artificial intelligence-based prediction model for each analysis object through machine learning with the past data as input and the future data as output, a prediction model for each analysis object, and sample data for each period. , It includes an integrated service unit that provides GIS-based control information to a plurality of customer terminals through a web service based on previously collected facility DB information and previously collected map DB information.

Description

인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템{ARTIFICIAL INTELLIGENCE-BASED SMART METERING PREDICTION MANAGEMENT SYSTEM}Artificial intelligence-based smart metering prediction management system{ARTIFICIAL INTELLIGENCE-BASED SMART METERING PREDICTION MANAGEMENT SYSTEM}

본 발명은 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로 인공지능 기반의 분석대상별 예측모델을 이용하여 물사용량 예측정보, 동파 예측정보 및 옥내누수 예측정보를 서비스할 수 있는 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an artificial intelligence-based smart metering prediction management system. More specifically, an artificial intelligence system that can provide water usage prediction information, freeze-thaw prediction information, and indoor water leakage prediction information using an artificial intelligence-based prediction model for each analysis object. It is about a smart metering-based predictive management system.

최근, 상수도 시설의 관리 효율성 및 자산관리 효과의 극대화를 위하여 드론/무인기 등을 활용한 원격 계측 및 3차원 방식의 데이터 구축, GIS 결합, AI 분석 등의 기술 수요가 증가하고 있다. Recently, in order to maximize management efficiency and asset management effectiveness of water supply facilities, demand for technologies such as remote measurement using drones/unmanned aerial vehicles, 3D data construction, GIS combination, and AI analysis is increasing.

그러나, 기존 상수도는 저밀도 센서 네트워크 및 요금체계 등의 데이터를 활용한 1차원적인 수요 예측 및 공급 조절에 머물고 있어, 부정확한 예측을 바탕으로 관리하는 실정이다. However, existing water supply systems are limited to one-dimensional demand forecasting and supply control using data such as low-density sensor networks and rate systems, and are managed based on inaccurate forecasts.

특히, 상수도 시설물의 관리를 위한 통합관리시스템은 2차원 방식의 평면 자료에 바탕을 두고 있으며, 데이터의 누락 및 부정확성 등으로 기존 GIS 시스템의 활용도와 신뢰성을 떨어뜨리는 원인으로 지목되고 있다. In particular, the integrated management system for water supply facility management is based on two-dimensional planar data, and is pointed out as a cause of reducing the usability and reliability of the existing GIS system due to missing and inaccurate data.

따라서, 국내 실정에 적합한 물 생산 계획, 펌프 가동 계획, 수도요금체계 마련 등을 위해서는 물사용량의 패턴 분석, 동파 패턴 분석 및 옥내누수 패턴 분석 등의 AI 기반의 빅데이터 분석과 연계된 스마트미터링 예측 관리시스템 개발이 필요하다. Therefore, in order to develop a water production plan, pump operation plan, and water rate system suitable for the domestic situation, smart metering prediction management linked to AI-based big data analysis such as water usage pattern analysis, freezing and bursting pattern analysis, and indoor water leakage pattern analysis. System development is needed.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 인공지능 기반의 분석대상별 예측모델을 이용하여 물사용량 예측정보, 동파 예측정보 및 옥내누수 예측정보를 서비스할 수 있는 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템을 제공하기 위한 것이다. The present invention is to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to provide an artificial intelligence-based system that can provide water usage prediction information, freeze-thaw prediction information, and indoor water leakage prediction information using an artificial intelligence-based prediction model for each analysis target. It is intended to provide a smart metering predictive management system.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.The above and other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description of preferred embodiments.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템은 관심지역의 지점별 수도미터정보와 관심지역의 기상정보를 기간별로 수집하여 기간별 샘플데이터를 획득하는 데이터획득부, 상기 지점별 수도미터정보로부터 검출되는 미터링 오결측데이터에 기초하여, 상기 기간별 샘플데이터를 유효데이터와 비유효데이터 중 어느 하나로 식별하는 데이터관리부, 상기 유효데이터로 식별됨에 따라 상기 기간별 샘플데이터를 특정일자를 기준으로 과거데이터와 미래데이터로 분할하는 데이터분할부, 상기 과거데이터를 입력으로 하고 상기 미래데이터를 출력으로 하는 머신러닝을 통해 인공지능 기반의 분석대상별 예측모델을 학습하는 데이터학습부 및 상기 분석대상별 예측모델, 상기 기간별 샘플데이터, 기수집된 시설 DB정보 및 기수집된 지도 DB정보에 기초하여, 웹서비스를 통해 복수의 고객단말들에 GIS 기반의 관제정보를 제공하는 통합서비스부를 포함하고, 상기 GIS 기반의 관제정보는 관심지역에 대한 물사용량 예측정보, 동파 예측정보 및 옥내누수 예측정보를 포함한다. To achieve the above purpose, the artificial intelligence-based smart metering prediction management system according to an embodiment of the present invention collects water meter information for each point in the area of interest and weather information for the area of interest by period to obtain sample data for each period. A data acquisition unit that identifies the sample data for each period as either valid data or invalid data, based on metering error missing data detected from the water meter information for each point, a data management unit that identifies sample data for each period as valid data or invalid data, A data division unit that divides sample data into past data and future data based on a specific date, and data that learns a prediction model for each analysis target based on artificial intelligence through machine learning with the past data as input and the future data as output. Based on the learning unit and the prediction model for each analysis target, sample data for each period, previously collected facility DB information, and previously collected map DB information, GIS-based control information is provided to multiple customer terminals through a web service. It includes a service unit, and the GIS-based control information includes water usage prediction information, freeze and burst prediction information, and indoor water leakage prediction information for the area of interest.

본 발명의 실시예에 따르면, 인공지능 기반의 분석대상별 예측모델을 이용하여 물사용량 예측정보, 동파 예측정보 및 옥내누수 예측정보를 서비스함으로써, 수도사업 운영을 보다 효율적으로 관리할 수 있도록 지원하는 동시에 동파 및 옥내누수로 인한 사회적 비용을 예방 및 절감시킬 수 있다. According to an embodiment of the present invention, by providing water usage prediction information, freezing and bursting prediction information, and indoor water leakage prediction information using an artificial intelligence-based prediction model for each analysis object, it supports more efficient management of water supply business operations. It can prevent and reduce social costs caused by freezing and indoor water leaks.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템(1000)을 개략적으로 보여주는 도이다.
도 2는 기간별 샘플데이터에 대한 예시도이다.
도 3(A)와 3(B)는 미터링 오결측데이터와 AI품질관리를 통한 고품질 데이터를 설명하기 위한 예시도이다.
도 4a는 도 1의 데이터관리부(200)를 구체적으로 나타내는 블록도이고, 도 4b는 관심지역 샘플차트그래프에 대한 예시도들이며, 도 4c는 오염정보에 대한 실시예들이고, 도 4d는 시간 및 요일별 물 사용 패턴분포도에 대한 예시도들이다.
도 5는 도 1의 데이터학습부(400)에 대한 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 6(A) 내지 (C)은 시계열 예측모델을 사전에 선정하기 위한 실시예들이다.
도 7은 도 1의 데이터학습부(400_1)에 대한 다른 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 8(A) 내지 8(C)는 손실값 보정모델을 사전에 선정하기 위한 실시예들이다.
도 9는 도 1의 통합서비스부(500)에 대한 실시예를 나타내는 블록도이다.
Figure 1 is a diagram schematically showing an artificial intelligence-based smart metering prediction management system 1000 according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an example diagram of sample data for each period.
Figures 3(A) and 3(B) are examples to explain missing metering data and high-quality data through AI quality control.
FIG. 4A is a block diagram specifically showing the data management unit 200 of FIG. 1, FIG. 4B is an example of a sample chart graph of an area of interest, FIG. 4C is an example of pollution information, and FIG. 4D is a data management unit by time and day of the week. These are examples of water use pattern distribution charts.
FIG. 5 is a block diagram showing one embodiment of the data learning unit 400 of FIG. 1.
Figures 6(A) to (C) show examples for selecting a time series prediction model in advance.
FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the data learning unit 400_1 of FIG. 1.
8(A) to 8(C) show embodiments for selecting a loss value correction model in advance.
FIG. 9 is a block diagram showing an embodiment of the integrated service unit 500 of FIG. 1.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments of the present invention and drawings. These examples are merely presented as examples to explain the present invention in more detail, and it will be apparent to those skilled in the art that the scope of the present invention is not limited by these examples. .

또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.Additionally, unless otherwise defined, all technical and scientific terms used in this specification have the same meaning as commonly understood by a person skilled in the art to which the present invention pertains, and in case of conflict, this specification including definitions The description will take precedence.

도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.In order to clearly explain the proposed invention in the drawings, parts unrelated to the description have been omitted, and similar reference numerals have been assigned to similar parts throughout the specification. And, when it is said that a part "includes" a certain component, this means that it does not exclude other components, but may further include other components, unless specifically stated to the contrary. Additionally, “unit” as used in the specification refers to a unit or block that performs a specific function.

각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.Identification codes (first, second, etc.) for each step are used for convenience of explanation. The identification codes do not describe the order of each step, and each step does not clearly state a specific order in context. It may be carried out differently from the order specified above. That is, each step may be performed in the same order as specified, may be performed substantially simultaneously, or may be performed in the opposite order.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템(1000)을 개략적으로 보여주는 도이고, 도 2는 기간별 샘플데이터에 대한 예시도이며, 도 3(A)와 3(B)는 미터링 오결측데이터와 AI품질관리를 통한 고품질 데이터를 설명하기 위한 예시도이다. Figure 1 is a diagram schematically showing an artificial intelligence-based smart metering prediction management system 1000 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an exemplary diagram of sample data by period, and Figures 3(A) and 3(B) ) is an example diagram to explain metering error-missing data and high-quality data through AI quality control.

도 1 내지 도 3(B)를 참조하여 설명하면, 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템(1000)은 데이터획득부(100), 데이터관리부(200), 데이터분할부(300), 데이터학습부(400) 및 통합서비스부(500)를 포함할 수 있다. 1 to 3(B), the artificial intelligence-based smart metering prediction management system 1000 includes a data acquisition unit 100, a data management unit 200, a data division unit 300, and a data learning unit. (400) and may include the integrated service department (500).

먼저, 데이터획득부(100)는 관심지역의 지점별 수도미터정보와 관심지역의 기상정보를 기간별로 수집하여 기간별 샘플데이터를 획득할 수 있다. First, the data acquisition unit 100 can acquire sample data for each period by collecting water meter information for each point in the area of interest and weather information for the area of interest by period.

여기서, 기간별 샘플데이터는 도 2에 도시된 바와 같이, 수도미터값, 기온, 습도, 지면온도 및 동파가능지수를 포함할 수 있다. Here, sample data for each period may include water meter value, air temperature, humidity, ground temperature, and freeze rupture potential index, as shown in FIG. 2.

즉, 관심지역의 지점별 수도미터정보는 수도미터값의 지점별 리스트이고, 관심지역의 기상정보는 기상청서버(12)로부터 전송받는 관심지역의 기온, 습도, 지면온도 및 동파가능지수를 포함할 수 있다. In other words, the water meter information for each point in the area of interest is a point-by-point list of water meter values, and the weather information for the area of interest includes the temperature, humidity, ground temperature, and freeze potential index of the area of interest transmitted from the Korea Meteorological Administration server 12. You can.

예를 들면, 데이터획득부(100)는 관심지역의 지점별 수도미터값을 측정하기 위하여 지점별로 설치된 복수의 IoT 센서들(11_1~11_N)로부터 전송받는 지점별 수도미터정보와 기상청서버(12)로부터 전송받는 기상정보를 기간별 샘플데이터로 분류하여 저장 DB(700)에 저장할 수 있다. For example, the data acquisition unit 100 receives water meter information for each point and the Korea Meteorological Administration server 12 received from a plurality of IoT sensors (11_1 to 11_N) installed for each point in order to measure the water meter value for each point in the area of interest. The weather information received from can be classified into sample data for each period and stored in the storage DB (700).

이러한 데이터획득부(100)는 관심지역의 지점별 시설 DB정보와 관심지역의 지점별 지도 DB정보를 미리 수집하여 저장 DB(700)에 저장할 수 있다. The data acquisition unit 100 may collect in advance facility DB information for each point in the area of interest and map DB information for each point in the area of interest and store them in the storage DB 700.

실시예에 따라, 데이터획득부(100)는 관심지역의 지점별 수도미터정보와 기설정된 검침상태별 기준정보 간의 대응 여부에 기초하여, 관심지역의 지점별 수도미터정보에 대한 검침상태를 판정하여 해당 지점별 수도미터정보에 태깅할 수 있다. According to the embodiment, the data acquisition unit 100 determines the meter reading status of the water meter information for each point in the area of interest based on whether there is a correspondence between the water meter information for each point in the area of interest and the preset standard information for each meter reading state. You can tag water meter information for each location.

예를 들면, 관심지역의 지점별 수도미터정보와 기설정된 동파 기준정보 간의 대응 여부에 기초하여, 데이터획득부(100)는 관심지역의 지점별 수도미터정보에 대한 동파상태를 판정하여 해당 지점별 수도미터정보에 태깅할 수 있다. For example, based on whether there is a correspondence between the water meter information for each point in the area of interest and the preset freezing and rupture standard information, the data acquisition unit 100 determines the freeze and rupture status for the water meter information for each point in the area of interest and calculates the freeze and rupture status for each point. You can tag water meter information.

다음으로, 데이터관리부(200)는 관심지역의 지점별 수도미터정보로부터 검출되는 미터링 오결측데이터에 기초하여, 기간별 샘플데이터를 유효데이터와 비유효데이터 중 어느 하나로 식별하여 분류할 수 있다. Next, the data management unit 200 can identify and classify sample data for each period as either valid data or invalid data, based on metering error missing data detected from water meter information for each point in the area of interest.

여기서, 미터링 오결측데이터는 도 3(A)에 도시된 바와 같이, 일정기간 기설정된 수치 이상의 변동값을 가진 수도미터정보를 의미할 수 있다. Here, as shown in FIG. 3(A), metering incorrect missing data may mean water meter information with a change value greater than a preset value over a certain period of time.

이때, AI품질관리를 통한 고품질 데이터는 도 3(B)에 도시된 바와 같이, 일정기간 기설정된 수치 미만의 변동값을 가진 수도미터정보를 의미할 수 있다. At this time, high-quality data through AI quality control may mean water meter information with change values below a preset value for a certain period of time, as shown in FIG. 3(B).

다음으로, 데이터분할부(300)는 기간별 샘플데이터가 유효데이터로 식별됨에 따라, 특정일자를 기준으로 기간별 샘플데이터를 과거데이터와 미래데이터로 분할할 수 있다. Next, as the sample data for each period is identified as valid data, the data division unit 300 may divide the sample data for each period into past data and future data based on a specific date.

일 실시예에 따라, 데이터분할부(300)는 기간별 샘플데이터로부터 비유효데이터로 식별되는 기간을 제거한 다음에 나머지 샘플데이터를 유효데이터로 식별 처리할 수도 있다. According to one embodiment, the data division unit 300 may remove a period identified as invalid data from sample data for each period and then identify the remaining sample data as valid data.

다른 실시예에 따라, 데이터분할부(300)는 관심지역의 기상정보에 대응되고 현재로부터 일정기간 내의 이전일자에 해당하는 기준일을 특정일자로 설정할 수도 있다. According to another embodiment, the data division unit 300 may set a specific date as a reference date that corresponds to the weather information of the area of interest and corresponds to a previous date within a certain period of time from the present.

다음으로, 데이터학습부(400)는 과거데이터를 입력으로 하고 미래데이터를 출력으로 하는 머신러닝을 통해 인공지능 기반의 분석대상별 예측모델을 학습할 수 있다. Next, the data learning unit 400 can learn an artificial intelligence-based prediction model for each analysis target through machine learning using past data as input and future data as output.

여기서, 인공지능 기반의 분석대상별 예측모델은 물사용량 예측모델, 동파 예측모델 및 옥내누수 예측모델을 포함할 수 있다. Here, the artificial intelligence-based prediction model for each analysis object may include a water usage prediction model, a freeze-and-break prediction model, and an indoor water leakage prediction model.

예를 들면, 분석대상별 예측모델은 순환신경망 기반의 DeePAR과 GRU, 셀프어텐션(self-attention) 매커니즘 기반의 Transformer와 TFT 중 어느 하나의 알고리즘일 수 있다. 구체적으로, DeePAR과 GRU는 순환신경망의 장점인 보다 정확한 출력값을 도출할 수 있고, Transformer와 TFT는 셀프어텐션의 장점인 대규모 데이터를 보다 효율적으로 처리하는 딥러닝 알고리즘일 수 있다. For example, the prediction model for each analysis object may be one of DeePAR and GRU based on a recurrent neural network, or Transformer and TFT based on a self-attention mechanism. Specifically, DeePAR and GRU can derive more accurate output values, which is an advantage of recurrent neural networks, and Transformer and TFT can be deep learning algorithms that process large-scale data more efficiently, which is an advantage of self-attention.

다음으로, 통합서비스부(500)는 분석대상별 예측모델, 기간별 샘플데이터, 기수집된 시설 DB정보 및 기수집된 지도 DB정보에 기초하여, 웹서비스를 통해 복수의 고객단말들(10_1~10_N)에 GIS 기반의 관제정보를 제공할 수 있다. Next, the integrated service unit 500 connects a plurality of customer terminals (10_1 to 10_N) through a web service based on the prediction model for each analysis object, sample data for each period, previously collected facility DB information, and previously collected map DB information. GIS-based control information can be provided.

여기서, GIS 기반의 관제정보는 관심지역에 대한 물사용량 예측정보, 동파 예측정보 및 옥내누수 예측정보를 포함할 수 있다. 또한, 웹서비스는 웹서버를 통해 제공되는 웹페이지일 수 있다. Here, the GIS-based control information may include water usage prediction information, freeze and burst prediction information, and indoor water leakage prediction information for the area of interest. Additionally, a web service may be a web page provided through a web server.

일 실시예에 따라, 통합서비스부(500)는 복수의 고객단말들(10_1~10_N) 중 어느 하나의 고객단말(예컨대, 10_1)로부터 웹서비스를 통해 업로드받는 물공급설비 이미지로부터 검출된 보온재 객체에 기초하여, 보온재 객체에 대한 정상 설치 여부를 진단할 수 있다. According to one embodiment, the integrated service unit 500 is an insulation object detected from a water supply facility image uploaded through a web service from any one customer terminal (eg, 10_1) among a plurality of customer terminals (10_1 to 10_N). Based on this, it is possible to diagnose whether the insulation object is installed normally.

예를 들면, 물공급설비 이미지는 수도관, 수도관밸브 및 수도계량기 이미지일 수 있다. For example, images of water supply facilities may be images of water pipes, water pipe valves, and water meters.

다른 실시예에 따라, 통합서비스부(500)는 홍수, 가뭄, 태풍, 지진과 같은 자연재해나 전쟁과 같은 사건이벤트에 따라 판정되는 물공급설비 장애 규모에 기초하여, 분석대상별 예측모델에 대한 물사용량 가중치를 설정할 수 있다. According to another embodiment, the integrated service department 500 provides water for the prediction model for each analysis object based on the scale of water supply facility failure determined according to natural disasters such as floods, droughts, typhoons, and earthquakes or events such as war. You can set usage weight.

예를 들면, 물공급설비 장애 규모가 기설정된 규모 이상인 경우, 통합서비스부(500)는 분석대상별 예측모델에 대한 물사용량 가중치를 감소시키는 방향으로 조절할 수 있다. 또한, 물공급설비 장애 규모가 기설정된 규모 미만인 경우, 통합서비스부(500)는 분석대상별 예측모델에 대한 물사용량 가중치를 증가시키는 방향으로 조절할 수 있다. For example, if the scale of the water supply facility failure is greater than a preset scale, the integrated service department 500 can adjust the water usage weight for the prediction model for each analysis object to reduce it. In addition, if the scale of the water supply facility failure is less than the preset scale, the integrated service department 500 can adjust the water usage weight for the prediction model for each analysis object to increase the weight.

또 다른 실시예에 따라, 통합서비스부(500)는 관심지역의 물공급설비에 대한 복수의 설비이미지들에 대한 이미지 분석을 통해 분석된 노후상태에 기초하여, 분석대상별 예측모델에 대한 동파예측 가중치를 설정할 수 있다. According to another embodiment, the integrated service unit 500 determines the freezing and damage prediction weight for the prediction model for each analysis object based on the deterioration condition analyzed through image analysis of a plurality of facility images for water supply facilities in the area of interest. can be set.

예를 들면, 노후상태가 기설정된 정상상태 이상인 경우, 통합서비스부(500)는 분석대상별 예측모델에 대한 동파예측 가중치를 증가시키는 방향으로 조절할 수 있다. 또한, 노후상태가 기설정된 정상상태 미만인 경우, 통합서비스부(500)는 분석대상별 예측모델에 대한 동파예측 가중치를 감소시키는 방향으로 조절할 수 있다. For example, when the deterioration state is higher than a preset normal state, the integrated service unit 500 can adjust the freeze-thaw prediction weight for the prediction model for each analysis object to increase it. In addition, when the deterioration state is less than the preset normal state, the integrated service unit 500 can adjust the freeze prediction weight for the prediction model for each analysis object in a direction to reduce it.

또 다른 실시예에 따라, 통합서비스부(500)는 복수의 고객단말들(10_1~10_N) 중 어느 하나의 고객단말(예컨대, 10_1)로부터 웹서비스를 통해 수신받는 위치정보에 기초하여, 동파 예측정보로부터 추출된 동파 예측지점들과 옥내누수 예측정보로부터 추출된 옥내누수 예측지점들을 점검하기 위한 길안내 점검지도를 제공할 수 있다. According to another embodiment, the integrated service unit 500 predicts freezing and damage based on location information received through a web service from any one customer terminal (e.g., 10_1) among a plurality of customer terminals 10_1 to 10_N. A route guidance inspection map can be provided to inspect the frozen and burst predicted points extracted from the information and the indoor water leak predicted points extracted from the indoor water leakage prediction information.

또 다른 실시예에 따라, 통합서비스부(500)는 어느 하나의 고객단말(예컨대, 10_1)로부터 웹서비스를 통해 전송받는 위치정보가 동파 예측지점에 해당하는 경우, 동파 예방방법을 팝업 메시지 형태로 웹서비스를 통해 어느 하나의 고객단말(예컨대, 10_1)에 서비스할 수 있다. According to another embodiment, the integrated service unit 500 provides a freeze prevention method in the form of a pop-up message when the location information transmitted through a web service from any one customer terminal (e.g., 10_1) corresponds to a freeze prediction point. The service can be provided to any one customer terminal (eg, 10_1) through a web service.

여기서, 동파 예방방법은 물공급설비 정기 점검, 물공급설비 주변 청소, 물공급설비 밸브 오픈, 보온재 설치를 포함할 수 있다. Here, the freeze prevention method may include regular inspection of water supply equipment, cleaning around the water supply equipment, opening the water supply equipment valve, and installing insulation.

또 다른 실시예에 따라, 통합서비스부(500)는 물사용량 예측정보, 동파 예측정보 및 옥내누수 예측정보를 서비스함에 따라 자동으로 캡쳐링되어 합성되는 복수의 이미지들 기반의 관심지역 예측정보 서비스영상을 웹서비스를 통해 다운로드 가능하도록 제공할 수 있다. According to another embodiment, the integrated service unit 500 provides a region-of-interest prediction information service video based on a plurality of images that are automatically captured and synthesized as it services water usage prediction information, freeze and burst prediction information, and indoor water leakage prediction information. can be provided for download through a web service.

이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the configuration of the present invention and its effects will be described in more detail through specific examples and comparative examples. However, these examples are for illustrating the present invention in more detail, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

도 4a는 도 1의 데이터관리부(200)를 구체적으로 나타내는 블록도이고, 도 4b는 관심지역 샘플차트그래프에 대한 예시도들이며, 도 4c는 오결측 정보에 대한 실시예들이고, 도 4d는 시간 및 요일별 물 사용 패턴분포도에 대한 예시도들이다. FIG. 4A is a block diagram specifically showing the data management unit 200 of FIG. 1, FIG. 4B is an example of a region of interest sample chart graph, FIG. 4C is an example of incorrect missing information, and FIG. 4D is a time and These are examples of water use pattern distribution by day of the week.

도 1와 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 설명하면, 데이터관리부(200)는 드로잉부(210), 기간필터링부(220) 및 사용량분석부(230)를 포함할 수 있다. 1 and 4A to 4D, the data management unit 200 may include a drawing unit 210, a period filtering unit 220, and a usage analysis unit 230.

먼저, 드로잉부(210)는 기간별 샘플데이터를 이용하여, 관심지역 샘플차트그래프를 드로잉할 수 있다. First, the drawing unit 210 can draw a sample chart graph of an area of interest using sample data for each period.

여기서, 관심지역 샘플차트그래프는 도 4b에 도시된 바와 같이, 수도미터값, 기온, 습도, 지면온도 및 동파가능지수를 일정기간에 따라 나타낸 그래프일 수 있다. Here, the area of interest sample chart graph may be a graph showing water meter values, air temperature, humidity, ground temperature, and freeze rupture potential index over a certain period of time, as shown in FIG. 4B.

다음으로, 기간필터링부(220)는 관심지역 샘플차트그래프로부터 확인된 오결측 정보에 기초하여, 기간별 샘플데이터로부터 오결측 발생 기간을 제거할 수 있다. Next, the period filtering unit 220 may remove the period in which erroneous missing occurs from the sample data for each period based on the erroneous missing information confirmed from the region of interest sample chart graph.

여기서, 오결측 정보는 도 4c에 도시된 바와 같이, 기설정된 수치변화를 가진 튐값, 초기상태 변화값, 기간오류값 및 변동없음값을 가진 샘플데이터를 의미할 수 있다. Here, as shown in FIG. 4C, the incorrect missing information may mean sample data having a bounce value with a preset numerical change, an initial state change value, a period error value, and a no change value.

다음으로, 사용량분석부(230)는 기간별 샘플데이터가 유효데이터로 식별된 경우, 오결측 발생 기간이 제거된 기간별 샘플데이터를 통해 시간 및 요일별 물 사용 패턴분포도를 선택적으로 생성하여 복수의 고객단말(10_1~10_N)에 제공할 수 있다. Next, when the sample data for each period is identified as valid data, the usage analysis unit 230 selectively generates a water use pattern distribution chart by time and day through the sample data for each period from which the erroneous occurrence period has been removed, and a plurality of customer terminals ( It can be provided to 10_1~10_N).

여기서, 시간 및 요일별 물 사용 패턴분포도는 도 4d에 도시된 바와 같이, 사용량 패턴을 확인하기 위한 자료로서, 분석대상별 예측모델에 대한 학습자료로 이용되거나 고객에게 직접적으로 제공될 수 있다. Here, the water use pattern distribution chart by time and day of the week is data for confirming the usage pattern, as shown in FIG. 4D, and can be used as learning material for a prediction model for each analysis object or provided directly to customers.

도 5는 도 1의 데이터학습부(400)에 대한 일 실시예를 나타내는 블록도이고, 도 6(A) 내지 (C)은 시계열 예측모델을 사전에 선정하기 위한 실시예들이다. Figure 5 is a block diagram showing an embodiment of the data learning unit 400 of Figure 1, and Figures 6(A) to (C) show embodiments for selecting a time series prediction model in advance.

도 1, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하면, 데이터학습부(400)는 확률분포 추정부(410)와 오류필터링부(420)를 포함할 수 있다. When described with reference to FIGS. 1, 5, and 6, the data learning unit 400 may include a probability distribution estimation unit 410 and an error filtering unit 420.

먼저, 확률분포 추정부(410)는 유효데이터를 시계열 예측모델을 통해 개별적으로 학습함에 따라 제1 예측값 확률분포를 추정할 수 있다. 또한, 확률분포 추정부(410)는 오류데이터를 시계열 예측모델을 통해 개별적으로 학습함에 따라 제2 예측값 확률분포를 추정할 수 있다. First, the probability distribution estimation unit 410 can estimate the probability distribution of the first predicted value by individually learning valid data through a time series prediction model. Additionally, the probability distribution estimation unit 410 can estimate the probability distribution of the second predicted value by individually learning the error data through a time series prediction model.

여기서, 오류데이터는 유효데이터로부터 특정수치값이 기설정된 수치 이상으로 변형되는 데이터를 의미하고, Here, error data refers to data in which a specific numerical value from valid data is transformed beyond a preset value,

이때, 제1 예측값 확률분포는 유효데이터를 시계열 예측모델에 적용함에 따라 특정값을 가질 확률을 나타내는 함수이고, 제2 예측값 확률분포는 오류데이터를 시계열 예측모델에 적용함에 따라 특정값을 가질 확률을 나타내는 함수일 수 있다. At this time, the first predicted value probability distribution is a function that represents the probability of having a specific value as valid data is applied to the time series prediction model, and the second predicted value probability distribution is a function that represents the probability of having a specific value as error data is applied to the time series prediction model. It may be a function that represents

또한, 시계열 예측모델은 순환신경망 기반의 DeePAR과 GRU 중 어느 하나일 수 있다. Additionally, the time series prediction model can be either DeePAR or GRU based on recurrent neural network.

다음으로, 오류필터링부(420)는 제1 및 제2 예측값 확률분포 간의 차이에 따라 결정된 유효데이터에 대한 예측값 신뢰구간에 기초하여, 유효데이터로부터 비정상데이터를 사전에 필터링할 수 있다. 즉, 오류필터링부(420)는 비정상데이터가 제거된 유효데이터를 출력할 수 있다. Next, the error filtering unit 420 may pre-filter the abnormal data from the valid data based on the predicted value confidence interval for the valid data determined according to the difference between the first and second predicted value probability distributions. That is, the error filtering unit 420 can output valid data from which abnormal data has been removed.

실시예에 따라, 확률분포 추정부(410)는 복수의 시계열 예측모델 후보들에 대한 기설정된 손실함수를 통해 분석된 모델별 손실함수 출력변화값에 기초하여, 적어도 하나의 시계열 예측모델을 사전에 선정할 수 있다. Depending on the embodiment, the probability distribution estimation unit 410 selects at least one time series prediction model in advance based on the loss function output change value for each model analyzed through a preset loss function for a plurality of time series prediction model candidates. can do.

여기서, 기설정된 손실함수는 도 6(A)에 도시된 바와 같이, 가우시안 네거티브 라이클리후드(Gaussian Negative Log Likelihood, GNLL)를 이용할 수 있다. Here, the preset loss function may use Gaussian Negative Log Likelihood (GNLL), as shown in FIG. 6(A).

이때, 모델별 손실함수 출력변화값은 도 6(B)에 도시된 바와 같이, 시계열 예측모델 후보들에 따라 분석되어 그래프로 표시될 수 있다. At this time, the loss function output change value for each model can be analyzed according to time series prediction model candidates and displayed in a graph, as shown in FIG. 6(B).

또한, 복수의 시계열 예측모델 후보들은 도 6(C)에 도시된 바와 같이, 순환신경망 기반의 DeePAR과 GRU, 셀프어텐션(self-attention) 매커니즘 기반의 Transformer와 TFT을 포함할 수 있다. In addition, the plurality of time series prediction model candidates may include DeePAR and GRU based on recurrent neural network, and Transformer and TFT based on self-attention mechanism, as shown in FIG. 6(C).

다른 실시예에 따라, 확률분포 추정부(410)는 유효데이터의 데이터용량에 기초하여, 시계열 예측모델을 수동적으로 스위칭할 수 있다. According to another embodiment, the probability distribution estimation unit 410 may manually switch the time series prediction model based on the data capacity of the valid data.

예를 들면, 유효데이터가 기설정된 데이터용량을 초과한 경우, 확률분포 추정부(410)는 시계열 예측모델을 DeePAR로 선택할 수 있다. 또한, 유효데이터가 기설정된 데이터용량을 초과하지 않는 경우, 확률분포 추정부(410)는 시계열 예측모델을 GRU로 선택할 수 있다. For example, if the valid data exceeds the preset data capacity, the probability distribution estimator 410 may select DeePAR as the time series prediction model. Additionally, if the valid data does not exceed the preset data capacity, the probability distribution estimation unit 410 may select the time series prediction model as GRU.

도 7은 도 1의 데이터학습부(400_1)에 대한 다른 실시예를 나타내는 블록도이고, 도 8(A) 내지 8(C)는 손실값 보정모델을 사전에 선정하기 위한 실시예들이다. FIG. 7 is a block diagram showing another embodiment of the data learning unit 400_1 of FIG. 1, and FIGS. 8(A) to 8(C) show embodiments for selecting a loss value correction model in advance.

도 1, 도 5, 도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면, 데이터학습부(400_1)는 확률분포 추정부(410), 오류필터링부(420), 결함학습부(430) 및 보정처리부(440)를 포함할 수 있다. 1, 5, 7, and 8, the data learning unit 400_1 includes a probability distribution estimation unit 410, an error filtering unit 420, a defect learning unit 430, and a correction processing unit 440. ) may include.

이하, 도 5에서 설명된 동일부재 번호의 확률분포 추정부(410)와 오류필터링부(420)에 대한 중복된 설명은 생략될 것이다. Hereinafter, duplicate descriptions of the probability distribution estimation unit 410 and the error filtering unit 420 of the same member number described in FIG. 5 will be omitted.

먼저, 결함학습부(430)는 기수집된 결함데이터를 입력으로 하고, 유효데이터에 대한 제1 예측값 확률분포를 출력으로 하는 머신러닝을 통해 손실값 보정모델을 학습할 수 있다. First, the defect learning unit 430 can learn a loss correction model through machine learning using previously collected defect data as input and the probability distribution of the first predicted value for valid data as output.

여기서, 결함데이터는 유효데이터로부터 일부구간의 데이터가 손실된 데이터를 의미할 수 있다. Here, defective data may mean data in which a portion of data from valid data has been lost.

이때, 손실값 보정모델은 셀프어텐션(self-attention) 매커니즘 기반의 SAITS와 Transformer 중 어느 하나일 수 있다. At this time, the loss value correction model may be either SAITS or Transformer based on a self-attention mechanism.

다음으로, 보정처리부(440)는 유효데이터의 일부구간이 누락된 경우, 손실값 보정모델을 통해 유효데이터를 보정데이터로 전처리할 수 있다. Next, if some sections of valid data are missing, the correction processing unit 440 may preprocess the valid data into correction data through a loss value correction model.

실시예에 따라, 결함학습부(430)는 복수의 손실값 보정모델 후보들에 대한 기설정된 손실함수를 통해 분석된 모델별 손실함수 출력변화값에 기초하여, 적어도 하나의 손실값 보정모델을 결정할 수 있다. Depending on the embodiment, the defect learning unit 430 may determine at least one loss correction model based on the loss function output change value for each model analyzed through a preset loss function for a plurality of loss correction model candidates. there is.

여기서, 기설정된 손실함수는 도 8(A)에 도시된 바와 같이, 실제값과 예측값 차이의 제곱 합인 민 스퀘어드 에러(Mean Squared Error, MSE)를 이용할 수 있다. Here, the preset loss function can use the Mean Squared Error (MSE), which is the sum of the squares of the difference between the actual value and the predicted value, as shown in FIG. 8(A).

이때, 모델별 손실함수 출력변화값은 도 8(B)에 도시된 바와 같이, 손실값 보정모델 후보들을 개별적으로 학습함에 따라 산출되는 손실함수 출력값을 그래프로 표시될 수 있다. At this time, the loss function output change value for each model can be displayed in a graph as the loss function output value calculated by individually learning the loss correction model candidates, as shown in FIG. 8(B).

또한, 복수의 손실값 보정모델 후보들은 도 8(C)에 도시된 바와 같이, 셀프어텐션(self-attention) 매커니즘 기반의 SAITS와 Transformer, 순환신경망 기반의 BRITS와 MRNN을 포함할 수 있다. In addition, the plurality of loss correction model candidates may include SAITS and Transformer based on a self-attention mechanism, and BRITS and MRNN based on a recurrent neural network, as shown in FIG. 8(C).

도 9는 도 1의 통합서비스부(500)에 대한 실시예를 나타내는 블록도이다. FIG. 9 is a block diagram showing an embodiment of the integrated service unit 500 of FIG. 1.

도 1과 도 9를 참조하여 설명하면, 통합서비스부(500)는 입력부(510), 데이터추출부(520), 모델적용부(530), 예측정보 생성부(540) 및 페이지서비스부(550)를 포함할 수 있다. 1 and 9, the integrated service unit 500 includes an input unit 510, a data extraction unit 520, a model application unit 530, a prediction information generation unit 540, and a page service unit 550. ) may include.

먼저, 입력부(510)는 복수의 고객단말들(10_1~10_N) 중 어느 하나의 고객단말(예컨대, 10_1)로부터 웹 기반의 검침예측 서비스를 통해 지역키워드를 입력받을 수 있다. First, the input unit 510 may receive a local keyword input from any one of the plurality of customer terminals 10_1 to 10_N (eg, 10_1) through a web-based meter reading prediction service.

여기서, 웹 기반의 검침예측 서비스는 웹서버를 통해 접속된 복수의 고객단말들(10_1~10_N)에 제공되어 설치된 어플리케이션 프로그램일 수 있다. Here, the web-based meter reading prediction service may be an application program provided and installed on a plurality of customer terminals (10_1 to 10_N) connected through a web server.

다음으로, 데이터추출부(520)는 기간별 샘플데이터로부터 지역키워드에 대응되는 지역유효데이터를 추출할 수 있다. Next, the data extraction unit 520 can extract regional valid data corresponding to regional keywords from sample data for each period.

실시예에 따라, 데이터추출부(520)는 지역유효데이터의 데이터용량정보에 기초하여, 지역키워드에 리스트되는 지점영역들을 선택받을 수 있도록 검침예측 서비스를 통해 어느 하나의 고객단말(예컨대, 10_1)에 요청할 수 있다. Depending on the embodiment, the data extraction unit 520 provides a customer terminal (e.g., 10_1) through a meter reading prediction service so that branch areas listed in the regional keyword can be selected based on the data capacity information of the regional valid data. You can request it.

다음으로, 모델적용부(530)는 지역유효데이터를 데이터학습부(400)를 통해 학습된 분석대상별 예측모델에 적용함에 따라, 물사용량, 동파 및 옥내누수 예측데이터를 개별적으로 도출할 수 있다. Next, the model application unit 530 applies regional valid data to the prediction model for each analysis object learned through the data learning unit 400, so that water usage, freezing, bursting, and indoor water leakage prediction data can be individually derived.

다음으로, 예측정보 생성부(540)는 물사용량, 동파 및 옥내누수 예측데이터와 지역유효데이터를 분석하여, 물사용량 서비스정보, 동파 서비스정보 및 옥내누수 서비스정보를 생성할 수 있다. Next, the prediction information generation unit 540 may analyze water usage, freezing and bursting and indoor water leakage prediction data and regional effective data to generate water usage service information, freezing and breaking service information and indoor water leakage service information.

구체적으로, 물사용량 서비스정보는 물사용량 이력정보, 물사용량 예측정보 및 지역유효데이터에 관련된 메타정보 및 지도맵에 태깅된 실시간 물사용량정보를 포함할 수 있다. 또한, 동파 서비스정보는 동파위험단계별로 구획된 지도맵에 태깅된 실시간 기온정보, 동파 예측 리스트, 동파위험 예측 그래프를 포함할 수 있다. 또한, 옥내누수 서비스정보는 지도맵에 표시된 옥내누수 실시간 감지건수, 옥내누수 예측 리스트, 물사용량과 옥내누수 추정량 간의 비교그래프를 포함할 수 있다. Specifically, water usage service information may include water usage history information, water usage forecast information, meta information related to regional effective data, and real-time water usage information tagged on a map. In addition, the freeze rupture service information may include real-time temperature information, a freeze rupture prediction list, and a freeze rupture risk prediction graph tagged on a map divided by freeze rupture risk stage. In addition, the indoor water leak service information may include the number of real-time detections of indoor water leaks displayed on the map, a list of indoor water leak predictions, and a comparison graph between water usage and estimated indoor water leakage.

다음으로, 페이지서비스부(550)는 물사용량 서비스정보, 동파 서비스정보 및 옥내누수 서비스정보 각각에 대응되는 개별 웹페이지를 생성하여 검침예측 서비스를 통해 어느 하나의 고객단말(예컨대, 10_1)에 제공할 수 있다.Next, the page service unit 550 creates individual web pages corresponding to water usage service information, freezing and bursting service information, and indoor water leakage service information and provides them to one customer terminal (e.g., 10_1) through a meter reading prediction service. can do.

본 명세서에서는 본 발명자들이 실행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.In this specification, only a few examples of various embodiments implemented by the present inventors are described, but the technical idea of the present invention is not limited or limited thereto, and of course, it can be modified and implemented in various ways by those skilled in the art.

10_1~10_N: 복수의 고객단말들
100: 데이터획득부
200: 데이터관리부
300: 데이터분할부
400: 데이터학습부
500: 통합서비스부
1000: 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템
10_1~10_N: Multiple customer terminals
100: Data acquisition department
200: Data Management Department
300: Data division unit
400: Data Learning Department
500: Integrated Services Department
1000: Artificial intelligence-based smart metering predictive management system

Claims (8)

관심지역의 지점별 수도미터정보와 관심지역의 기상정보를 기간별로 수집하여 기간별 샘플데이터를 획득하는 데이터획득부;
상기 지점별 수도미터정보로부터 검출되는 미터링 오결측데이터에 기초하여, 상기 기간별 샘플데이터를 유효데이터와 비유효데이터 중 어느 하나로 식별하는 데이터관리부;
상기 유효데이터로 식별됨에 따라 상기 기간별 샘플데이터를 특정일자를 기준으로 과거데이터와 미래데이터로 분할하는 데이터분할부;
상기 과거데이터를 입력으로 하고 상기 미래데이터를 출력으로 하는 머신러닝을 통해 인공지능 기반의 분석대상별 예측모델을 학습하는 데이터학습부; 및
상기 분석대상별 예측모델, 상기 기간별 샘플데이터, 기수집된 시설 DB정보 및 기수집된 지도 DB정보에 기초하여, 웹서비스를 통해 복수의 고객단말들에 GIS 기반의 관제정보를 제공하는 통합서비스부를 포함하고,
상기 GIS 기반의 관제정보는 관심지역에 대한 물사용량 예측정보, 동파 예측정보 및 옥내누수 예측정보를 포함하고,
상기 통합서비스부는 상기 복수의 고객단말들 중 어느 하나의 고객단말로부터 상기 웹서비스를 통해 업로드받는 물공급설비 이미지로부터 검출된 보온재 객체에 기초하여, 상기 보온재 객체에 대한 정상 설치 여부를 진단하는, 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템.
A data acquisition unit that collects water meter information by point in the area of interest and weather information in the area of interest by period to obtain sample data by period;
a data management unit that identifies the sample data for each period as either valid data or invalid data based on metering error missing data detected from the water meter information for each point;
a data dividing unit that divides the sample data for each period into past data and future data based on a specific date as it is identified as valid data;
A data learning unit that learns an artificial intelligence-based prediction model for each analysis target through machine learning using the past data as input and the future data as output; and
It includes an integrated service unit that provides GIS-based control information to a plurality of customer terminals through a web service based on the prediction model for each analysis object, sample data for each period, previously collected facility DB information, and previously collected map DB information. do,
The GIS-based control information includes water usage prediction information, freeze and burst prediction information, and indoor water leakage prediction information for the area of interest,
The integrated service unit is an artificial intelligence unit that diagnoses whether the insulation object is properly installed based on the insulation object detected from the water supply facility image uploaded through the web service from any one of the plurality of customer terminals. Intelligence-based smart metering predictive management system.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 데이터관리부는 상기 기간별 샘플데이터를 이용하여, 관심지역 샘플차트그래프를 드로잉하는 그래프 드로잉부;
상기 관심지역 샘플차트그래프로부터 확인된 오결측 정보에 기초하여, 상기 기간별 샘플데이터로부터 오결측 발생 기간을 제거하는 기간필터링부; 및
상기 기간별 샘플데이터가 유효데이터로 식별된 경우, 상기 오결측 발생 기간이 제거된 기간별 샘플데이터를 통해 시간 및 요일별 물 사용 패턴분포도를 도출하는 패턴도출부를 포함하고,
상기 오결측 정보는 기설정된 수치변화를 가진 튐값, 초기상태 변화값, 기간오류값 및 변동없음값을 가진 기간을 의미하는, 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템.
According to paragraph 1,
The data management unit includes a graph drawing unit that draws a sample chart graph of an area of interest using the sample data for each period;
a period filtering unit that removes a period in which erroneous missing occurs from the sample data for each period based on the erroneous missing information identified from the region of interest sample chart graph; and
When the sample data for each period is identified as valid data, it includes a pattern derivation unit for deriving a water use pattern distribution by time and day through the sample data for each period from which the erroneous occurrence period has been removed,
The incorrect missing information refers to a period with a bounce value, initial state change value, period error value, and no change value with a preset numerical change. An artificial intelligence-based smart metering prediction management system.
제1항에 있어서,
상기 데이터학습부는 상기 유효데이터와 오류데이터를 시계열 예측모델을 통해 개별적으로 학습함에 따라 제1 및 제2 예측값 확률분포를 개별적으로 추정하는 확률분포 추정부; 및
상기 제1 및 제2 예측값 확률분포 간의 차이에 따라 결정된 상기 유효데이터에 대한 예측값 신뢰구간에 기초하여, 상기 유효데이터로부터 비정상데이터를 사전에 필터링하는 오류필터링부를 포함하고,
여기서, 오류데이터는 유효데이터로부터 특정수치값이 기설정된 수치 이상으로 변형되는 데이터를 의미하고,
상기 제1 예측값 확률분포는 상기 유효데이터를 상기 시계열 예측모델에 적용함에 따라 특정값을 가질 확률을 나타내는 함수이고, 상기 제2 예측값 확률분포는 상기 오류데이터를 상기 시계열 예측모델에 적용함에 따라 특정값을 가질 확률을 나타내는 함수인, 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템.
According to paragraph 1,
The data learning unit includes a probability distribution estimation unit that individually estimates first and second predicted value probability distributions by individually learning the valid data and error data through a time series prediction model; and
An error filtering unit that pre-filters abnormal data from the valid data based on a confidence interval of the predicted value for the valid data determined according to the difference between the first and second predicted value probability distributions,
Here, error data refers to data in which a specific numerical value from valid data is transformed beyond a preset value,
The first predicted value probability distribution is a function representing the probability of having a specific value as the valid data is applied to the time series prediction model, and the second predicted value probability distribution is a function that represents the probability of having a specific value as the error data is applied to the time series prediction model. An artificial intelligence-based smart metering prediction management system, which is a function that represents the probability of having .
제4항에 있어서,
상기 데이터학습부는 기수집된 결함데이터를 입력으로 하고, 상기 유효데이터에 대한 제1 예측값 확률분포를 출력으로 하는 머신러닝을 통해 손실값 보정모델을 학습하는 결함학습부; 및
상기 유효데이터의 일부구간이 누락된 경우, 상기 손실값 보정모델을 통해 상기 유효데이터를 보정데이터로 전처리하는 보정처리부를 더 포함하고,
상기 결함데이터는 상기 유효데이터로부터 일부구간의 데이터가 누락된 데이터를 의미하는, 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템.
According to clause 4,
The data learning unit includes a defect learning unit that learns a loss value correction model through machine learning using previously collected defect data as input and a probability distribution of a first predicted value for the valid data as output; and
When a partial section of the valid data is missing, it further includes a correction processing unit that preprocesses the valid data into correction data through the loss value correction model,
The defective data refers to data in which some sections of data are missing from the valid data. An artificial intelligence-based smart metering prediction management system.
제4항에 있어서,
상기 확률분포 추정부는 복수의 시계열 예측모델 후보들에 대한 기설정된 손실함수를 통해 분석된 모델별 손실함수 출력변화값에 기초하여, 상기 시계열 예측모델을 사전에 선정하고,
상기 기설정된 손실함수는 가우시안 네거티브 라이클리후드(Gaussian Negative Log Likelihood, GNLL)를 이용하며,
상기 복수의 시계열 예측모델 후보들은 순환신경망 기반의 DeePAR과 GRU, 셀프어텐션(self-attention) 매커니즘 기반의 Transformer와 TFT을 포함하는, 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템.
According to clause 4,
The probability distribution estimator preselects the time series prediction model based on the loss function output change value for each model analyzed through a preset loss function for a plurality of time series prediction model candidates,
The preset loss function uses Gaussian Negative Log Likelihood (GNLL),
The multiple time series prediction model candidates include DeePAR and GRU based on recurrent neural network, Transformer and TFT based on self-attention mechanism, and an artificial intelligence-based smart metering prediction management system.
제5항에 있어서,
상기 결함학습부는 복수의 손실값 보정모델 후보들에 대한 기설정된 손실함수를 통해 분석된 모델별 손실함수 출력변화값에 기초하여, 상기 손실값 보정모델을 사전에 결정하고,
상기 기설정된 손실함수는 실제값과 예측값 차이의 제곱 합인 민 스퀘어드 에러(Mean Squared Error, MSE)를 이용하며,
상기 복수의 손실값 보정모델 후보들은 셀프어텐션(self-attention) 매커니즘 기반의 SAITS와 Transformer, 순환신경망 기반의 BRITS와 MRNN을 포함하는, 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템.
According to clause 5,
The defect learning unit determines the loss correction model in advance based on the loss function output change value for each model analyzed through a preset loss function for a plurality of loss correction model candidates,
The preset loss function uses Mean Squared Error (MSE), which is the sum of the squares of the difference between the actual value and the predicted value.
The plurality of loss value correction model candidates include SAITS and Transformer based on a self-attention mechanism, and BRITS and MRNN based on recurrent neural network, an artificial intelligence-based smart metering prediction management system.
제1항에 있어서,
상기 통합서비스부는 상기 웹서비스를 통해 복수의 고객단말들 중 어느 하나의 고객단말로부터 지역키워드를 입력받는 입력부;
상기 기간별 샘플데이터로부터 지역키워드에 대응되는 지역유효데이터를 추출하는 데이터추출부;
상기 지역유효데이터를 상기 분석대상별 예측모델에 적용함에 따라 물사용량, 동파 및 옥내누수 예측데이터를 개별적으로 도출하는 모델적용부;
상기 물사용량, 동파 및 옥내누수 예측데이터와 상기 지역유효데이터를 분석하여, 물사용량 서비스정보, 동파 서비스정보 및 옥내누수 서비스정보를 생성하는 예측정보 생성부; 및
상기 물사용량 서비스정보, 상기 동파 서비스정보 및 상기 옥내누수 서비스정보 각각에 대응되는 개별 웹페이지를 생성하여 다운로드 가능하도록 어느 하나의 고객단말에 서비스하는 페이지서비스부를 포함하는, 인공지능 기반의 스마트미터링 예측 관리시스템.



According to paragraph 1,
The integrated service unit includes an input unit that receives a local keyword from any one of a plurality of customer terminals through the web service;
a data extraction unit that extracts regional valid data corresponding to regional keywords from the sample data for each period;
A model application unit that individually derives water usage, freezing, bursting, and indoor water leakage prediction data by applying the regional effective data to the prediction model for each analysis object;
a prediction information generator that analyzes the water usage, freezing and bursting and indoor water leakage prediction data and the regional effective data to generate water usage service information, freezing and breaking service information and indoor water leakage service information; and
An artificial intelligence-based smart metering prediction that includes a page service unit that generates individual web pages corresponding to each of the water usage service information, the freezing service information, and the indoor water leakage service information and serves them to any one customer terminal so that they can be downloaded. Management system.



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